Éditeur(s) : HAL CCSD
Résumé : The aim of this thesis is to analyze the variations in slip rates along strike-slip faults, in intracontinental domain, producing large earthquakes (M > 7.5). To illustrate these variations, this work has focused in two area located in the most tectonically active continental domains in the world: in the western part of Mongolia (Bogd and Bulnay faults) and in the northern part of Iran (Astaneh and Tabriz faults). Using morphotectonic and paleoseismological analyses, the kinematics, the slip rates and the recurrence times have been estimated and allow us to describe the characteristics of seismic cycle along these faults. In Mongolia, the slip rates are estimated at ~ 1,2 and ~ 2,6 mm/yr along the Bogd and the Bulnay faults, respectively, with no variations of geological slip rates over the late Pleistocene-Holocene period. These two faults present characteristic slips and similar recurrence times between large earthquakes. The paleoseismological investigations suggest that a cluster occurred 3000 years ago, similar to the seismic cluster recorded in Mongolia during the XX century. In Iran, the slip rate was estimated to 2 mm/yr along the Astaneh fault and the recurrence times are ranging from 1600 to 2200 years, associated with offsets comprised between 3 and 4,5 m. We have also estimated a slip rate of ~ 7 mm/yr along the Tabriz fault, in agreement with the present day rate estimated by GPS, suggesting no variations in the slip rate over the past 45 ka.
Ce travail de thèse a pour but d'analyser les variations de vitesses sur des grandes failles décrochantes en contexte intracontinental, capables de produire des séismes de très fortes magnitudes (M > 7.5). Afin d'illustrer ces variations d'activités, cette analyse a été effectuée sur deux zones d'études situées en domaine continental et sismiquement actives: la région ouest de la Mongolie (failles de Bogd et Bolnay) et le nord de l'Iran (failles d'Astaneh et de Tabriz). À partir d'une approche morphotectonique et paléosismologique, les cinématiques, les vitesses de failles et les intervalles de récurrence entre les séismes majeurs ont été estimés, permettant d'analyser les caractéristiques du cycle sismique sur chacune des failles. En Mongolie, les failles de Bogd et Bolnay présentent respectivement des vitesses de ~ 1,2 et 2,6 mm/an, qui semblent être constantes sur la période Pleistocène supérieur-Holocène. Ces deux failles présentent également des glissements caractéristiques et des intervalles de temps similaires entre les séismes majeurs. Les analyses paléosismologiques suggèrent qu'un essaim sismique comparable à celui enregistré au XXème siècle a eu lieu il y a environ 3000 ans. En Iran, une vitesse géologique de 2 mm/an a été estimée sur la faille d'Astaneh et les données paléosismologiques suggèrent des intervalles de récurrence de 1800 ans, associés à des déplacements en surface compris entre 3 et 4,5 m. Nous avons également estimé une vitesse de 7 mm/an sur la faille de Tabriz, en accord avec les données GPS, suggérant que la vitesse sur cette faille est constante depuis 45 ka.
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Éditeur(s) : HAL CCSD
Résumé : The evolution of mountain belt piedmont is controlled by interactions between tectonics, erosion and sedimentation. To study coupling between these processes, we analyze morphometric data collected in the eastern Tian Shan piedmont (NW China) and develop a new analogue modelling technique. The modeling approach uses an experimental set-up and analog material specifically designed to study simultaneously tectonic structures (faults, folds), detailed morphology (drainage basins, channels, alluvial fans, etc.) and stratified sedimentation. Measurement techniques based on laser interferometry and image correlation are also developed to quantify the topographic and kinematic evolution of models.
Our experiments allow a new approach for the study of piedmont morphotectonic evolution. Our results indicate that tectonics mainly controls this evolution. The propagation of deformation and the formation of relief both significantly influence the development of drainage networks, the evolution of drainage basins and the formation of morphotectonic markers. Particularly, a study of alluvial fans and watershed metrics suggests that there is a dynamical equilibrium between uplift, erosion and morphology. In addition, our results show that terrace nucleation is controlled by thrust activity and hydrography adjustments. Folding of terraces responds to a homothetic deformation pattern.
This new methodology brings promising perspectives in the fields of geomorphology, seismotectonics and sedimentology.
L'évolution d'un piémont de chaîne de montagnes est contrôlée par les interactions entre la tectonique, l'érosion et la sédimentation. Pour étudier ces processus, nous avons analysé des données morphométriques issues des piémonts orientaux du Tian Shan (NW Chine) et développé un nouveau type de modélisation analogique. Cette approche utilise un dispositif et un matériau expérimental spécialement conçus pour modéliser simultanément des structures tectoniques (failles, plis), une morphologie détaillée (bassins versants, rivières, cônes alluviaux, etc.) et une sédimentation stratifiée. Des techniques de mesure optique ont été également mises en oeuvre afin de quantifier l'évolution topographique et cinématique des modèles.
Les expériences réalisées offrent une opportunité inédite d'étudier l'évolution morphotectonique d'un piémont. Nos résultats montrent que la tectonique exerce un contrôle de premier ordre sur cette évolution. La propagation de la déformation et la formation des reliefs influencent en effet significativement le développement du réseau de drainage, l'évolution des bassins versants et la formation des marqueurs morphotectoniques. En particulier, l'analyse de la morphométrie des cônes alluviaux et de leurs bassins versants suggère qu'un équilibre dynamique s'installe entre la surrection, l'érosion et la morphologie. Nos résultats montrent également que l'apparition des terrasses est guidée par l'activité des chevauchements et les adaptations de l'hydrographie. Leur modèle de plissement répond à une déformation homothétique.
Cette nouvelle approche ouvre des perspectives d'étude prometteuses en géomorphologie, sismotectonique et stratigraphie.
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Éditeur(s) : HAL CCSD
Résumé : The Deep Basin of the Gulf of Mexico (DBGM) extends over eastern Mexico, the southeastern part of the United States, west of the Atlantic Ocean. This study, based on the interpretation and integration of seismic profiles, exploration wells and outcrop studies, focus on the deep part of the Gulf of Mexico, where bathymetry varies from 200 to 3750 m, thus comprising both the continental slope and the abyssal plain. The first part of this thesis focus on the description of the sedimentary infill of the western part of the Gulf of Mexico, in the Veracruz State, and to its geodynamic controls. The geodynamic evolution of the Deep Basin of the Gulf of Mexico (DBGM) begins during the Triassic-Jurassic with the break-up and the opening of a continental rift, in the southern part of the North American lithospheric plate. This opening induced a relative movement of the Yucatan Block towards the southeast. This intra-continental rifting episode was followed by a stage of post-rift thermal subsidence in the basins of the continental margin in the west, coeval with oceanic accretion in the DBGM. The thermal subsidence of the margin was subsequently modified by the Laramian orogeny, which impacted strongly the overall architecture of the margin as well as its litho-stratigraphic evolution, inducing the deposition of siliciclastic deposits in various morphotectonic provinces: i.e., near the tectonic front of the Sierra Madre Oriental (SMO), within the adjacent Chicontepec foreland basin, over the Tuxpan Platform (Golden Lane), across the continental slope and up to the deep abyssal plain, these two last morphotectonic provinces belonging to the DBGM. During the Early Paleogene, the effects of the thermal subsidence of the passive margin were stressed by the tectonic load of the Laramian orogen (i.e., the Sierra Madre Oriental, SMO), thus allowing the development of a foreland basin flexural. In this geodynamic framework, the main sedimentary transfers developed from the tectonic front "SMO" in the west, towards the DBGM in the east, the main source for clastic sediments being linked to the erosion of the "SMO" mountains. During the Paleocene and the Early Eocene, the architecture of the silici-clastic syn-tectonic sediments deposited in submarine fans was characterized by sliding, turbidites with A and B Bouma facies, as well as levees and channels. After the stop of the flexural subsidence, the thermal subsidence of the passive margin resumed during the Late Eocene, the Oligocene and the Neogene, allowing the development of a new sedimentary prism, prograding eastwards toward the DBGM. This sedimentary infill was again made up of levees-channels, sand bars and delta systems. During the Neogene, an extensional system with listric faults and roll-over features developed across the slope of the DBGM, due to an active detachment developing within overpressured Eocene-Oligocene clays. This gravitational gliding of Neogene series accounted also for the development of compressional features at the toe of the slope. Approximately 60% of the Miocene siliciclastic sediments have been trapped in growth strata and slope basins associated with this complex gravitational system, ranging from river-delta features towards gravity slides associated with slump facies. The second part of this thesis aims at a quantification of these various processes, including the construction of balanced cross sections, forward Thrustpack kinematic modelling coupling the development of a basal detachment, lithospheric flexure, erosion and sedimentation, as well as subsequent stratigraphic modelling with the Dionisos software, the later aiming at predicting the sand versus clay ratios in Neogene siliciclastic deposits of the DBGM and its surroundings.
Le bassin profond du Golfe du Mexique (BPMG) est localisé à l'est du Mexique, au sud-est des États-Unis et à l'ouest de l'Océan Atlantique. Cette étude de la partie profonde du Golfe du Mexique est basée sur l'intégration de données de sismique, de forages pétroliers et d'études de terrain; elle comprend toute la pente continentale et la plaine abyssale, avec une bathymétrie qui varie de 200 à 3750 m. La première partie de cette thèse est consacrée à la description du remplissage sédimentaire de la bordure occidentale du Golfe du Mexique, dans le secteur de Veracruz, en liaison avec son évolution géodynamique. L'évolution géodynamique du BPMG commence au Trias-Jurassique avec la rupture et la propagation d'un rift continental, dans le secteur sud de la plaque nord américaine. Cette ouverture et le déplacement relatif vers le sud-est du bloc crustal du Yucatan sont à l'origine du BPGM. Cette géodynamique de rift continental est suivie d'une étape post-rift accompagnée de l'océanisation du bassin. Les bassins de la marge passive ont poursuivi leur évolution sous l'effet de la subsidence thermique à l'ouest du Golfe du Mexique, tandis que de la croûte océanique se formait dans le BPGM. Cette subsidence thermique de la marge a ensuite été perturbée par l'orogénèse Laramienne, qui a remodelé l'architecture stratigraphique silico-clastique des dépôts du Tertiaire entre les éléments morphotectoniques suivants: lefront tectonique de la Sierra Madre Orientale (SMO), le bassin d'avant-pays Chicontepec, la Plateforme de Tuxpan-Faja de Oro, la pente continentale et la plaine abyssale, ces deux dernières provinces morphotectoniques appartenant au BPGM. Pendant le Paléogèneinférieur, les effets de la subsidence thermique de la marge passive ont été accentués par la charge tectonique de l'orogénèse laramienne (SMO), permettant ainsi le développement d'un bassin flexural d'avant-pays. Au cours de cette étape, les principaux transferts sédimentaires se sont effectués du front tectonique "SMO" vers le BPGM. La source principale de sédiments clastiques est liée à l'érosion de la chaîne de montagnes "SMO". Pendant le Paléocène et l'Éocène inférieur, l'architecture des premiers sédiments silico-clastiques syn-tectoniques déposés dans des éventails sous-marins sont caractérisés par des figures de glissement, des faciès turbiditiques A et B de Bouma, des chenaux-levées. Après l'arrêt de la subsidence flexurale, la subsidence thermique de la marge passive s'est poursuivie pendant l'Éocène supérieur, l'Oligocène et le Néogène, permettant le développement d'un nouveau prisme sédimentaire progradant. Les remplissages sédimentaires sont encore constitués de chenaux et de levées, avec des barres de sable associées à des systèmes deltaïques sur la plateforme. Pendant le Néogène, un système de failles listriques s'est développé sur la pente du BPGM, au-dessus d'une surface de décollement située, dans la région d'étude, dans les argiles de l'Éocène-Oligocène. Ce système de failles de croissance a piégé plus de 60% des sédiments silico-clastiques du Miocène. Ce remplissage sédimentaire évolue latéralement de faciès fluviaux deltaïques vers des faciès de pente affectés de glissements gravitaires et associés à des turbidites. La deuxième partie de cette thèse est consacrée à une approche quantitative basée sur des modélisations structurales (coupes équilibrées et modélisations cinématiques directes avec Thrustpack, couplant décollement gravitaire, flexure lithosphérique, érosion et sédimentation), puis sédimentaires (prise en compte des transferts de matériel clastique depuis la partie émergée de la chaîne jusqu'au bassin profond, à l'aide du logiciel Dionisos, afin de mieux comprendre les processus de piégeage des sédiments grossiers dans les structures de croissance et les bassins perchés de la marge.
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Éditeur(s) : HAL CCSD
Résumé : In order to identify and quantify the Rif (Morocco) present-day deformation, especially those related to active faults (location, geometry, kinematic), we perform a morphotectonic study. The studied area and faults are located in the Northern part (conjugate faults of Al-Hoceima Bay: Trougout, Boujibar and Rouadi), the Eastern part (Nekor fault) and the Southern part of the chain (Rif frontal thrust between Fes and Meknes cities).Morphotectonic tools (DEMs at different scales, satellite and aerial pictures), field studies and Quaternary dating methods (U/Th, OSL, 14C and in-situ cosmogenic isotopes 10Be, 3He, 36Cl) allow us to characterize transtensional deformation in the Northern Rif. Horizontal and vertical slip rates along the N-S-oriented Trougout major fault are ~1.6 mm/yr and ~2 mm/yr respectively. In the Southern part, the Rif frontal thrust shows a shortening rate of ~1.8 mm/yr into Fes and Meknes area. In the Eastern part, the deformation is focused on the Nekor left-lateral strike-slip major fault with ~1.5 mm/yr. Incision features and raised marine terraces involve an uplift of the chain about ~0.2 mm/yr. The overall deformation in the Rif seems to be continuous since the Messinian-Pliocene time.These new morphotectonic constraints are consistent with the GPS measurements showing southwestward overall motion of most of the Rif belt with respect to stable Africa, associated to clockwise rotation. Finally, we propose a geodynamic model in which the Rif, the Alboran sea and the Betics belong to a single microplate bounded by the strike-slip faults of the Betics on the North, the Rif frontal thrust on the South, the Nekor and TASZ (Trans Alboran Shear Zone) strike-slip faults on the East and North-East, and the western Rif folded structures on the West.
L'objectif de cette étude est d'identifier et de quantifier les déformations actuelles dans la chaine du Rif (Maroc), notamment celles associées aux failles actives (localisation, géométrie, cinématique). Pour ce faire, nous mettons en œuvre pour la première fois dans cette région, une approche morphotectonique. Les sites et failles sélectionnés et étudiés se situent dans la partie Nord (les failles conjuguées de la baie d'Al-Hoceima: Trougout, Boujibar et Rouadi), l'Est (la faille de Nékor) et le Sud (front chevauchant sud rifain entre Fes et Meknes).A partir des outils de la morphotectonique (MNTs à différentes résolutions, images satellitaires, photographies aériennes), d'analyses de terrain et grâce aux méthodes de datation du Quaternaire (U/Th, OSL, 14C et isotopes cosmogéniques produits in-situ 10Be, 3He, 36Cl), cette étude met en évidence et quantifie une déformation transtensive dans la partie Nord de la chaine. Les vitesses de glissement horizontales et verticales le long de la faille principale d'orientation méridienne de Trougout sont de ~1.6 mm/an et ~2 mm/an, respectivement. Dans la partie Sud, nous montrons que le front rifain entre Fez et Meknes est actif avec une vitesse de raccourcissement de ~1.8 mm/an. La déformation dans la région Est se localise principalement sur la faille du Nékor avec une vitesse décrochante senestre de ~1.5 mm/an. Par ailleurs, la présence de nombreuses figures d'incision et de surfaces marines soulevées au niveau du littoral Nord témoignent d'une surrection généralisée de la chaine de l'ordre de ~0.2 mm/an. L'ensemble de cette déformation semble être constante depuis la période du Messino-Pliocène. Ces résultats sont cohérents avec les données GPS qui montrent un déplacement de ~5mm/an vers le SW de l'ensemble du Rif associé à un mouvement rotatif horaire, dans le référentiel Afrique stable. D'un point de vue géodynamique, nous proposons que le Rif, la mer d'Alboran et les Bétiques appartiennent à une même microplaque limitée au Nord par les failles décrochantes des Bétiques, au Sud par le chevauchement rifain, à l'Est et au Nord-Est par les failles décrochantes de Nékor et de la TASZ (Trans Alboran Shear Zone) et à l'Ouest par les structures plissées bordières du Rif.
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NNT : 2014MON20105
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Éditeur(s) : HAL CCSD
Résumé : The spreading ridge subduction is an unavoidable process during the subduction-related belt elovution. The aim of this thesis concerns the evolution of the Central Patagonian Cordillera, at the latitude of the Chile triple junction, in relation with the Chile spreading ridge subduction inducing the opening of a slab-window beneath the South American plate. By a morphologic, and a structural analysis, coupled with the analysis of satelittes and topographic images, we show the influence of the slab-window development at 3 Ma on the morphostructural evolution of the Central Patagonia. During the Pliocene, the Central Patagonian Cordillera experiences a major extensional phase inducing the formation of transverse and internal depressions. Negative tectonic inversion, responsible to the rift-type topography, induces the inversion of the morphotectonic front and the disruption of the volcano-sedimentary piedmont with the rest of the Cordillera at 3 Ma. Radial extensional regime is characterized by a magnitude comprises between 800 m and 3500 meters and vertical movements are localized along polyphazed faults. We suggest that the Plio-Quaternary morphostructural evolution is related to the opening of the slab-window at 3 Ma beneath the Central Patagonia. The upwelling of asthenospheric hot mantle through the slab window induces the regional collapse of the Central Patagonian Cordillera.
La subduction d'une dorsale active sous un continent est un processus inévitable dans l'évolution des chaînes de subduction. Le travail de cette thèse concerne l'évolution de la Cordillère de Patagonie Centrale, à la latitude du point triple du Chili, en relation avec la subduction de la dorsale active du Chili induisant le développement d'une fenêtre asthénosphérique sous la plaque sudaméricaine. A l'aide d'une approche morphologique, structurale, couplée à l'analyse d'images satellites et topographiques, nous montrons l'influence de la fenêtre asthénosphérique depuis 3 Ma sur l'évolution morphostructurale de la Patagonie Centrale. Au cours du Pliocène, la Cordillère de Patagonie Centrale est marquée par une phase d'extension majeure induisant la formation de dépressions transverses et internes à la chaîne. L'inversion négative du relief responsable de la topographie générale de type rift induit l'inversion du front morphotectonique et la déconnexion du piedmont volcano-sédimentaire du reste de la Cordillère à partir de 3 Ma. L'extension radiale dont l'amplitude est comprise entre 800 mètres et 3500 mètres, se localise dans la plupart des cas au niveau de failles polyphasées. L'évolution morphostructurale plioquaternaire proposée est directement reliée à l'ouverture de la fenêtre asthénosphérique à 3 Ma sous la Patagonie et à la remontée de matériel asthénosphérique chaud induisant la collapse régionale de la Cordillère de Patagonie Centrale.
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Éditeur(s) : HAL CCSD
Résumé : This thesis aims to analyze the active tectonics and the seismic hazard for three main cities of NW Iran (Tehran, Tabriz and Zandjan) using morphotectonics and paleoseismology. Within the Tehran capital, we focused our analysis on the Mosha-North Tehran (M-NT) active fault system. Our investigations show that this fault system is mainly dominated by left-lateral faulting. Along the eastern part of the M-NT fault system, we found evidences of at least seven strong (M>7) paleoearthquakes during the past 10 ka (recurrence interval : 1100-1400 yrs). Our study along the central portion of the fault system (in Abali region) suggests that it corresponds probably to the source of the 1830 AD historical earthquake (M=7.1, Io= IX). Within Tabriz region, we studied the SE segment of the North Tabriz fault. We found evidences of at least three strong events, which occurred during the past 33.5 ka. The North Tabriz dextral fault corresponds to the central portion of a fault system (TFS), and contains two fault segments (NW and SE). Our paleoseismological analysis shows a variation of the slip rate, which decreases from NW to SE along the strike-slip fault. The western (Mishu) and eastern (Bozghush) terminations of the fault system correspond to oblique-compression zones. TFS belongs to the eastern portion of a regional fault system (GSKT), linking the active extension within the central part of the collision and the active compression to the East. Finally, we focus on the Zandjan area, where no important historical seismicitiy is recorded. There, based on morphotectonics analysis we discovered a large active fault network, whose southeastern part affects the Zandjan city. To conclude this work, we replace our observations within the general geodynamic framework of the Arabia- Eurasia collision. One of the striking pictures is the occurrence of opposite kinematics along the M-NT (and other range parallel faults within the south Central Alborz) and the North Tabriz fault systems that have the same trend. This shows the rapid variation of the regional stress field in the Northern Iran.
L'objectif de ce mémoire de thèse est l'étude de la tectonique récente et l'évaluation de l'aléa sismique pour trois villes importante, Téhéran, Tabriz et Zandjan, situées dans le nord-ouest de l'Iran. Dans la capitale de l'Iran, Téhéran, nous nous sommes concentrés sur le système de faille active de Mosha-Nord Téhéran. Nos travaux démontrent que ce système est essentiellement décrochant sénestre. Nos analyses paléosismologiques sur la portion est de ce système (dans la vallée de Tar) montrent au minimum les évidences de sept grands événements sismiques (M>7) pendant les derniers 10000 ans (l'intervalle de récurrence est de 1100 à 1400 ans). Les études que nous avons mené dans la partie centrale de ce système (région d'Abali) révèlent qu'il pourrait être la source du dernier événement sismique ayant affecté la ville de Téhéran en 1830 AD. Dans la région de Tabriz, nous nous sommes intéressés au segment SE de la faille décrochante dextre de Nord Tabriz où nous avons trouvé les évidences de trois grands séismes pendant les derniers 33500 ans. Nos études montrent que la faille Nord Tabriz qui est la portion centrale d'un système de faille (TFS) est constituée par deux segments NW et SE dextres. Notre étude paléosismologique suggère une variation de la vitesse qui diminue du NW vers SE le long de ces segments. Les extrémités ouest (Mishu) et est (Bozghush) de ce système correspondent à des zones compressives qui absorbent les déplacements horizontaux sur les segments NW et SE. D'un point de vue général la TFS est une partie d'un système de failles régionales (GSKT) qui relie une zone d'extension active dans la partie centrale de la collision Arabie-Eurasie et une zone de compression active à l'Est. Enfin, à Zandjan qui est une ville située dans une région de lacune sismique, nous avons découvert un important réseau de failles actives. Le tracé sud-est de ce réseau de failles passe par la ville de Zandjan. En conclusion, les localisations et les cinématiques des systèmes de faille étudiés sont discutées dans le cadre géodynamique général de la collision Arabie-Eurasie. On remarquera que la faille majeure de Nord Tabriz qui correspond essentiellement à un décrochement dextre a la même direction NW-SE que les décrochements sénestres présents dans la chaîne de l'Alborz (les failles de : Mosha, Talaghan et Manjil). Cette observation nécessite une variation de la direction de compression entre ces deux régions.
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Résumé : In SW Yukon – SE Alaska, the boundary between the Pacific and North America plates is characterized by a syntaxis at the transition between the Aleutian subduction to the W and the Fairweather – Queen Charlotte strike-slip faults to the SE. The relative motion is oblique to the main fault structures, and the area is marked by the Yakutat block collision. From the Chugach – Saint Elias mountains in the plate boundary zone (up to 6 000 m high) to the intraplate strike-slip faults, markers of the present-day deformation give information on its partition in the system.During my PhD, I first measure surface deformation using a dense GPS network, deployed up to 500 km inland the North America plate. After precise processing and corrections of transient effects in the area (postseismic and glacial isostatic rebound), a new residual velocity field is produced for the syntaxis area, from which I derive strain rates. Those data allow me to quantify the fault slip rates for Fairweather and southern Denali strike-slip faults, and to characterize a bi-modal deformation pattern: Along the plate boundary, the deformation is localized on large-scale structures (accretionary prism to the W, Fairweather to the E); In the syntaxis area, strain rates are the highest and the GPS data shows a diffuse intraplate deformation, similar to an indentor pattern. The Yakutat block seems to strongly drive the North America plate deformation.This indentor pattern induces strong lateral variations on the large intraplate faults: the Denali – Totschunda – Duke River system. In a second part, I realize a regional geomorphological study to characterize the role and slip rate of those faults. From very high-resolution Digital Elevation Models (~ 1 m), a detailed cartography is done. On the basis of fieldwork observations, I measure offsets of fluvial and glacial markers, which are sampled for dating. A dextral cumulative deformation is highlighted on the northern Denali Fault, where as all southern Denali is marked by vertical deformation. This study allows me to quantify new slip rates for the system Denali – Totschunda – Duke River, and to show the leading role of the Totschunda (~ 14 mm/a) and Duke River (~ 6 mm/a) faults, contrary to the Denali Fault (~ 1 mm/a) North of the syntaxis.The new tectonic model for the Yakutat collision provides an important case study for the understanding of indentor systems. The concomitance of a rigid-block deformation (to the West) and diffuse deformation (to the East), as well as the near-zero slip rate on the lithospheric-scale southern Denali Fault highlight the major control of boundary conditions and the structural heritage on the orogen deformation.
Au SO Yukon – SE Alaska, la frontière entre les plaques Pacifique et Nord-Amérique est marquée par une syntaxe à la transition entre la subduction des Aléoutiennes à l’O et le décrochement de Fairweather – Queen Charlotte au SE. Le mouvement relatif est oblique et la région est marquée par la collision du bloc Yakutat. De la chaine des Chugach – Saint Elias en frontière de plaque (jusqu’à 6 000 m d’altitude) aux grands décrochements intraplaque, les marqueurs de la déformation actuelle apportent des informations sur sa partition dans ce système.Au cours de cette thèse, je m’intéresse dans un premier temps à mesurer la déformation de surface à l’aide d’un réseau GPS dense, déployé jusqu’à 500 km à l’intérieur de la plaque Nord-Amérique. Après un travail minutieux de traitement des données et de correction des effets transitoires (rebond post-glaciaire et post-sismique), un champ de vitesses résiduelles robuste et inédit est produit au niveau de la syntaxe, dont je dérive des taux de déformation. Ces données me permettent de quantifier les vitesses de glissement les failles décrochantes de Fairweather et Denali au Sud, et également de caractériser une déformation bimodale : En frontière de plaques, la déformation est localisée sur les grandes structures (prisme d’accrétion à l’O, Fairweather à l’E) ; Au niveau de la syntaxe, les taux de déformation sont les plus importants et les données GPS mettent en évidence une déformation intraplaque diffuse, similaire à un champ attendu à l’aplomb d’un indenteur. Le bloc Yakutat semble donc contrôler fortement la déformation de la plaque Nord-Amérique.Ce champ de déformation induit des variations latérales fortes sur les grandes failles intraplaque : le système Denali-Totschunda-Duke River. Dans une seconde partie, je réalise une étude géomorphologique régionale pour caractériser le rôle et la vitesse de ces failles. À partir de Modèles Numériques de Terrain très haute résolution (~ 1 m), une cartographie de détail est réalisée. Puis une mission de terrain me permet de mesurer des décalages sur des marqueurs fluviatiles et glaciaires et collecter des échantillons pour les dater. Je mets en évidence une déformation cumulée dextre sur le segment Nord de la faille de Denali, alors que toute la partie Sud déforme verticalement la surface. Cette étude me permet de quantifier de nouvelles vitesses de failles sur le système Denali-Totschunda-Duke River, et de montrer le rôle prépondérant des failles de Totschunda (~ 14 mm/a) et Duke River (~ 6 mm/a) contrairement à la faille de Denali (~ 1 mm/a) au Nord de la syntaxe.Le nouveau modèle cinématique proposé pour la région de collision Yakutat permet d’apporter un nouvel exemple à la compréhension des systèmes d’indenteur. La concomitance d’une déformation de blocs (à l’Ouest) et diffuse (à l’Est), ainsi que l’absence de déformation sur la faille lithosphérique de Denali Sud met en évidence le contrôle majeur des conditions aux limites et de l’héritage structural dans la déformation des orogènes.
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Éditeur(s) : HAL CCSD
Résumé : Several major earthquakes have struck the 2500 km long Himalayan range during the past century. However, both the maximum size of such earthquakes and the probability of occurrence of a magnitude 9 megaquake are still a mater of debate. In this framework it is of key importance to investigate the lateral segmentation of the Himalayan arc in order to deepen our understanding of the mechanisms that control such events as well as their extents. Besides the remarkably uniform tectonic set-up and the fact that most studies on the Himalayas have focused on Central Nepal, several indications of along strike changes can be gathered.This thesis brings new constraints on lateral variations of crustal structure and of deformation between western Nepal (~80°E) and eastern Bhutan (~92°E).The first part of this thesis focuses on the lateral variations of crustal structure. In the past three years we have carried out four land gravity campaigns. We have established 366 new gravity measurement points to fill the data gaps in central and western Nepal as well as in Bhutan. This new dataset, together with available seismological data, is used to constrain thermo-mechanical models of the bending of the India plate underneath the Himalayas. While the inferred crustal geometry does not exhibit major along-strike variations over central and eastern Nepal, the shorter wavelength flexure of the lithosphere in Bhutan is associated with a weaker upper mantle rheology.The second part focuses on the lateral variations of recent deformation in the Himalayas. Fifteen years of paleoseismological investigations have extended the catalogue of major Himalayan events over the last millennium. Combining these information with secular loading, we assess the spatial and temporal stress changes on the Main Himalayan Thrust along the orogen over the last nine centuries. Our calculations indicate that inter-seismic loading has now nearly overcome the Coulomb stress decrease caused by the great ~1100 medieval earthquake. Our results also point out that the 1897 Shillong plateau earthquake does not have a major influence on the stress accumulated on the Main Himalayan Thrust since then. In order to better characterize active tectonics in the Bhutan Himalayas where no studies were done so far, we carried out a morphotectonic analysis in the south-central part of the kingdom. We show that the same amount of Holocene deformation is accommodated on the frontal thrust in Bhutan as on the neighbouring portions of the Himalayan arc. We also find evidences for two major (M>8) earthquakes on this thrust in the Bhutan Himalayas during the last millennium. Our results therefore show that Bhutan cannot be considered as a seismic gap. They also challenge the interpretation of one single ~1100 medieval mega-event that would have ruptured the Main Frontal Thrust from central Nepal to eastern Bhutan.
Au cours du dernier siècle, plusieurs séismes majeurs ont affecté l'Himalaya. Cependant, la taille maximale de ces événements et la probabilité d'occurrence de méga-séismes avec des magnitudes proches de 9 sont toujours matière à débat. L'étude de la segmentation de l'arc Himalayen est donc primordiale afin de comprendre les mécanismes qui contrôlent ces séismes ainsi que leur extension spatiale. La compréhension du cycle sismique en Himalaya est aujourd'hui essentiellement basée sur des études menées au Népal central, ce qui limite notre connaissance de son fonctionnement tri-dimensionnel. Ce travail de thèse permet d'apporter de nouvelles contraintes sur les variations latérales de la déformation crustale dans la zone comprise entre l'ouest Népal (~80°E) et l'est Bhoutan (~92°E). La première partie de cette thèse est consacrée à l'étude des variations latérales de la structure lithosphérique. Quatre campagnes gravimétriques ont été réalisées entre 2010 et 2012. Elles ont permis d'étendre le réseau gravimétrique Népalais jusqu'à l'ouest Népal et d'établir le premier réseau gravimétrique Bhoutanais. Ce nouveau jeu de données, combiné avec les données sismologiques disponibles, permet de contraindre des modèles thermo-mécaniques de la flexure de la plaque Indienne sous l'Himalaya. Les résultats suggèrent qu'il n'existe pas de variations latérales majeures du comportement mécanique de la lithosphère Indienne entre le centre et l'est Népal contrairement au Bhoutan où une rigidité flexurale plus faible est nécessaire pour expliquer les données.La deuxième partie de cette thèse est consacrée à l'étude des variations latérales des déformations récentes dans le prisme Himalayen. Les études paléosismologiques menées depuis 15 ans en Himalaya ont permis d'étendre le catalogue des événements majeurs sur le dernier millénaire. En intégrant à la fois les contraintes disponibles sur ces séismes majeurs et le chargement séculaire, nous étudions les variations spatiales et temporelles de l'état de contrainte du chevauchemlent Himalayen principal le long de l'arc. Nos calculs montrent que même dans la cas où un méga-séisme se serait produit en ~1100 en Himalaya, le chargement séculaire a quasiment compensé la chute de contrainte associée. Les modèles montrent aussi que le séisme du Shillong ne joue pas un rôle majeur sur les contraintes accumulées sur le chevauchement Himalayen depuis 1897 au niveau du Bhoutan. Enfin, nous présentons les premières contraintes sur la tectonique active au Bhoutan. L'étude morphotectonique réalisée au centre du Sud-Bhoutan a permis de montrer que la majeure partie de la déformation Holocène est accommodée au niveau du front Himalayen, comme au Népal. Nous montrons aussi des évidences de ruptures de surface avec des décalages verticaux de plusieurs mètres associés à deux séismes majeurs sur le dernier millénaire. Ces évidences remettent en cause l'interprétation d'un méga-séisme en ~1100.
https://tel.archives-ouvertes.fr/tel-01002381

NNT : 2013MON20074
tel-01002381
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Éditeur(s) : HAL CCSD
Résumé : The territory of Armenia was located in the collision zone between Arabia and Eurasia, and is the seat of active intercontinental deformations, which was attested by the many historical earthquakes that have occurred in this region. All these destructive earthquakes show a strong regional seismic activity, and therefore it is important to evaluate the seismic hazard associated with active structures that generates this seismicity.This study presents the results of the analysis of the active tectonics within the northwestern and southeastern extensions of the Pambak-Sevan-Syunik fault (PSSF), a major right-lateral strike-slip fault cutting through Armenia (NW - SE). Quantifying the deformations in terms of geometry, kinematics, slip rates and earthquake activity, using cosmogenic 3He, OSL/IRSL and radiocarbon dating techniques, reveal different behaviors between the two regions.Within the northwestern extension, in the region of Amassia, the PSSF bends to the west and splits into two main WNW-ESE trending reverse faults defining a compressional pop-up structure. We estimate an uplift rate and a shortening rate of 0.5 ± 0.1 mm/y and 1.4 ± 0.6 mm/y, respectively. This suggests that most of the ~2 mm/y right lateral movement of the PSSF seems to be absorbed within the Amasia pop-structure.Within the southeastern extension, in the region of Tsghuk volcano, the PSSF shows signs of dying out at the southernmost tip of the Syunik graben. A very slow NS trending normal faulting associated with a slight right-lateral movement characterizes the tectonic activity in the region of Tsghuk volcano. We estimate vertical slip rates, EW stretching rate, and right-lateral slip rate of ~0.2 mm/y, ~0.1 mm/y and ~0.05 mm/y, respectively. These results lead to the conclusion that the right lateral movement observed further north along the PSSF is mainly transferred within other active faults further west within the Karabagh (Hagari fault or other structures further northwestwards).
L’Arménie se situe dans la zone de collision entre Arabie et Eurasie et est le siège d’une déformation intracontinental active comme l’atteste les nombreux tremblements de terre historiques qui s’y sont produits. Tous ces séismes, destructeurs, attestent d’une forte activité sismique régionale, et il est par conséquent important d'évaluer l’aléa sismique associé aux structures actives qui génère cette sismicité.Le travail présenté ici, expose les résultats de l’analyse de la tectonique active au niveau des terminaisons nord-ouest et sud-est de la faille de Pambak-Sevan-Syunik (PSSF), une des failles décrochant majeure qui traverse l'Arménie du NW au SE. La quantification des déformations en termes de géométrie, cinématique, vitesse de glissement et paléosismicité, en utilisant les méthodes de datation 3He cosmogénique, OSL/IRSL et radiocarbone, révèlent des comportements différents entre les deux régions.Au niveau de la terminaison nord-ouest, dans la région d’Amassia, la faille PSSF s’incurve vers l'ouest et se subdivise en deux branches de direction WNW-ESE, et de cinématique inverse, définissant une structure en pop-up. Nous estimons une vitesse de soulèvement de 0.5 ± 0.1 mm/an et une vitesse de raccourcissement NNE-SSW de 1.4 ± 0.6 mm/an. Ces résultats suggère que l’essentiel des ~2 mm/an de mouvement dextre estimés le long de la faille de PSSF sont absorbés au niveau du pop-up d’Amassia.Au niveau de la terminaison sud-est, dans la région du volcan Tsghuk, la faille PSSF semble disparaitre. Le peu d’activité tectonique est caractérisée par des failles normales sub-méridiennes associées à une légère composante décrochant dextre. Nous déterminons une vitesse de glissement vertical de ~0,2 mm/an, une vitesse d’extension ~EW de ~0,1 mm/an associée à une composante dextre de ~0,05 mm/an. Ces résultats suggèrent que le mouvement dextre observé le long de la faille de PSSF plus au nord, a été transféré sur d'autres failles plus à l'ouest dans le Karabakh (faille Hagari ou autres structures situés encore plus au NW).
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NNT : 2016MONTT152
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